编目噬菌体对细菌——大自然隐藏的武器

科学家们正在不断地寻找新的和改进的方式来处理细菌,消除致病菌株或修改可能有益的菌株。尽管许多聪明的药物和基因工程工具人类发明了这些任务,这些方法似乎笨拙相比,完美的攻击发动的噬菌体感染细菌的病毒。

噬菌体,像其他寄生虫,是不断发展的目标和利用他们的特定的宿主菌株,并反过来,细菌不断进化意味着逃避噬菌体。这些永恒的生存斗争产生非常不同的分子军火库,研究者们渴望学习,但这样做可能是乏味的,劳动密集型的。

洞察这些防御策略,伯克利实验室的科学家领导的研究小组已经开发了一个高效、廉价的新方法。报道在《公共科学图书馆·生物学》上,研究小组表明,三种技术的结合可以揭示细菌受体噬菌体感染细胞利用,以及细胞机制用来应对噬菌体感染细菌。

“尽管分子工作,近一个世纪的底层机制phage-host交互是唯一已知的几双,主机是一个研究的模式生物,可以在实验室里培养,“说通讯作者Vivek Mutalik研究科学家在伯克利实验室的环境基因组学和系统生物学(EGSB)部门。“然而,噬菌体是地球上最丰富的生物实体,由于它们对细菌的影响,他们是环境养分循环的关键动力,农业产出,与人类和动物的健康。它已成为必须获得更多的这些交互的基础知识为了更好的了解地球的微生物和开发新药物,如基于细菌的疫苗或治疗耐药性感染噬菌体鸡尾酒。”

“暗物质”上点亮一盏明灯

团队的三管齐下的方法,称为编码功能丧失和功能库,采用建立技术创造基因删除和增加的基因表达来确定哪些基因的细菌使用噬菌体来逃避。这些信息也告诉科学家受体噬菌体的目标,而无需分析噬菌体的基因组。(但是,科学家们计划适应技术用于病毒在未来,更多的了解它们的功能)。

Mutalik和他的同事检测了他们的方法在两个已知的大肠杆菌菌株由14个目标基因不同的噬菌体。他们的研究结果证实,该方法顺利通过迅速揭示同一套噬菌体受体已确定通过几十年的研究,也错过了在早期的研究提供了新的打击。

根据Mutalik,同时该方法还可以推广到评估噬菌体为成百上千的细菌样本来自不同环境的关系。这将使它更容易为科学家研究地球的生物“暗物质”,指的是unculturable因此知之甚少在许多环境中微生物比比皆是。事实上,据估计,99%的所有活的微生物不能在实验室里培养。

团队的方法还代表一个机会标准化遗传资源用于噬菌体的研究,一直是特别的和高度可变的过程,并创建可共享的试剂和数据集。

“噬菌体的作用是一个巨大的已知不确定性因素”,我们知道到处都有噬菌体,但几乎不知道任何更多。例如,我们理解不到10%的基因编码在以前噬菌体的基因组测序,“Mutalik说。“现在我们终于有一个流线型的工具来看看噬菌体,有许多令人兴奋的问题我们可以开始回答和一个机会改变世界。”

参考
Mutalik V et al。高通量大肠杆菌的噬菌体抗性格局的映射。《公共科学图书馆·生物学》上,2020年10月13日。https://doi.org/10.1371 / journal.pbio.3000877

本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。